[发明专利]一种飞秒激光网格化铁电陶瓷方法

摘要

本发明涉及一种飞秒激光网格化铁电陶瓷方法，属于微细加工技术领域。本发明飞秒激光网格化铁电陶瓷方法，是用光刻、金属沉积、刻蚀的方法在铁电陶瓷上制备网格化的金属图案，飞秒激光刻蚀根据预先制备的网格化金属图案进行网格加工，实现了高精度网格列阵。本发明不通过控制加工台移动的步进精度来控制加工的误差，而是通过预先制备的网格化图案进行加工，消除加工台产生的机械累计误差，并解决了铁电非制冷焦平面探测器组件横向热扩散的难题，提高了探测器组件的空间分辨率，有效提高了探测器的性能。本发明不仅可广泛应用到大列阵规模高精度网格阵列制备，还可以推广到大列阵规模高精度的圆柱阵列、圆孔阵列等多种图形的微细加工。

主权项

一种飞秒激光网格化铁电陶瓷方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤a，铁电陶瓷清洗：（1）用甲苯浸泡铁电陶瓷4‑5小时；（2）更换甲苯，铁电陶瓷浸泡于甲苯中超声清洗5‑10分钟；重复三次；（3）将溶剂换为丙酮，铁电陶瓷浸泡于丙酮中超声清洗5‑10分钟；重复三次；（4）将溶剂换为乙醇，铁电陶瓷浸泡于乙醇中超声清洗5‑10分钟；重复三次；（5）用氮气吹干铁电陶瓷表面的残余液体；铁电陶瓷放入烘箱，温度设置为80℃，烘烤2‑3小时；步骤b，金属层沉积：通过磁控溅射的方法，在经步骤a处理的铁电陶瓷表面溅射1000Å‑1500Å钛钨膜层或镍铬膜层，得到镀有钛钨膜或镍铬膜的铁电陶瓷；步骤c，光刻：将预先设计好的需要加工的网格化图案，制成光刻掩膜版；利用光刻工艺，将预先设计好的网格化图案转移到步骤b得到的镀有钛钨膜或镍铬膜的铁电陶瓷表面，在镀有钛钨膜或镍铬膜的铁电陶瓷表面形成所需的网格化光刻胶图形；步骤d，离子束刻蚀金属层：利用离子束刻蚀，对步骤c得到的表面带有网格化光刻胶图形的镀有钛钨膜或镍铬膜的铁电陶瓷进行处理，把裸露的网格沟槽里的钛钨膜或镍铬膜刻蚀干净；步骤e，去胶清洗：经步骤d处理得到的铁电陶瓷在丙酮中浸泡1‑2小时，并通过超声清洗将光刻胶清洗干净，形成带有网格化金属图案的铁电陶瓷；步骤f，飞秒激光刻蚀：利用飞秒激光进行网格化；将步骤e得到的带有网格化金属图案的铁电陶瓷表面的网格化金属图案采集到软件里，激光光斑根据软件里的网格化金属图案加工，将没有钛钨膜或镍铬膜覆盖的网格沟槽被飞秒激光刻蚀，得到被飞秒激光刻蚀的铁电陶瓷；飞秒激光的工艺参数为：飞秒激光脉宽小于280fs，激光功率50mW，激光波长258nm，光斑直径5微米；步骤g，去除金属层：采用离子束刻蚀的方法，将步骤f得到的被飞秒激光刻蚀的铁电陶瓷的钛钨膜或镍铬膜去除，完成铁电陶瓷的网格化，网格化后，得到大规模的大小相等的网格阵列，产生的沟槽宽度、深度及形貌形状均匀一致。